Überwachungs- und Betätigungseinrichtung für in X-Form angeordnete Ruderblätter

Abstract

 Eine Überwachungseinrichtung für X-Ruder beispielsweise eines Unterwasserfahrzeuges umfaßt eine Anzeigetafel (100) mit vier Anzeigefeldern (101, 102, 103, 104) auf denen die jeweils in Seiten- und Tiefenrichtung wirksamen Komponenten der einzelnen um die geneigten Achsen schwenkbaren Ruderblätter (1, 2, 3, 4) dargestellt werden. Durch diese Anzeige werden die Wirkungen der einzeln bewegbaren Ruderblätter überschaubar. Die Anzeige ermöglicht es daher, auch ein Fahrzeug mit X-Ruder gefahrlos mit von Hand bedienbaren Betätigungsmitteln zu steuern.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Überwachungseinrichtung für in X-Form angeordnete, einzeln bewegbare Ruderblätter beispielsweise eines Unterwasserfahrzeuges. Sie bezieht sich ferner auch auf insbesondere von Hand bedienbare Betätigungsmittel in Verbindung mit der Überwachungseinrichtung.

[0002] Für Unterwasserfahrzeuge, insbesondere U-Boote, wurden schon X-Ruder vorgeschlagen. Mit diesen sind beispielsweise schnelle Kursänderungen möglich. Sie bieten ferner den Vorteil, daß bei Ausfall von Ruderblättern mit den verbleibenden Ruderblättern noch alle notwendigen Bewegungen des Unterwasserfahrzeuges bewirkt werden können. Als Nachteil ist jedoch anzusehen, daß die Wirkung eines oder mehrerer Ruder nicht ohne weiteres voraussehbar ist, da jeder Rudereinschlag eine Komponente in seitlicher und eine andere in Höhenrichtung erzeugt, wobei sich die Komponenten mehrerer Ruder addieren oder aufheben können. Die Bedienung und insbesondere eine Handbedienung von X-Rudern erfordert daher eine lange Einübungszeit, auch wenn die tatsächlichen Ruderstellungen beispielsweise aufgrund der Stellungen hydraulischer Betätigungseinrichtungen erkennbar sind oder in anderer Weise angezeigt werden.

[0003] Dasselbe Problem ergibt sich auch bei Luftfahrzeugen wie Luftschiffen mit etwa in X-Form angeordneten Rudern.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überwachungseinrichtung für in X-Form angeordnete Ruderblätter eines Fahrzeuges zu schaffen, bei der die Einflüsse der Ruderblätter in gewohnten Koordinaten d. h. in etwa vertikaler und horizontaler Richtung erkennbar sind und die gegebenenfalls auch eine Handsteuerung durch eine wenig geübte Person ermöglicht.

[0005] Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Anzeige gemäß dem Hauptanspruch vorgesehen. Die Unteransprüche beziehen sich auf bevorzugte und zweckmäßige Weiterbildungen und insbesondere auch auf von Hand einzeln bedienbare Betätigungsmittel.

[0006] Nach der Erfindung werden die in Seiten- und Tiefenrichtung wirksamen Komponenten eines Ruderblattes, das aus seiner neutralen Stellung herausgeschwenkt ist, für jedes Ruderblatt einzeln angezeigt. Hierdurch läßt sich wenigstens abschätzen welche Wirkung die Betätigung von einem von mehreren Ruderblättern hat. Bei der Verwendung von Skalen an den Anzeigefeldern ist auch eine genaue Ablesung und damit auch eine einwandfreie Einstellung von Ruderblättern, deren Komponenten sich beispielsweise in einer Richtung aufheben, möglich.

[0007] Die Anzeige ist für den Hauptfahrstand zweckmäßig, von dem aus die Betätigung der meist hydraulisch angetriebenen Ruder mit elektrischen oder elektronischen Mitteln erfolgt. Die Anzeige scheint jedoch notwendig, um z. B. bei kleineren Tauchgeräten oder in Notfällen auch auf U-Booten die X-Ruder von Hand bedienen zu können. Die Handsteuerung bietet dann ein notwendiges redundantes Steuersystem, das einen Betrieb ermöglicht, auch wenn die Einrichtungen des Hauptfahrstandes ausgefallen sein sollten. Durch die Anzeige können außerdem Maßnahmen bei Ausfall von ein oder zwei Ruderblättern in ihrer Nullstellung oder mit einem eingeschlagenen Winkel in ihren Auswirkungen leichter übersehen werden.

[0008] Die Anzeige auf den Anzeigefeldern kann über Leuchtdioden oder stufenlose Leuchtbänder oder in ähnlicher Weise erfolgen. Auf der Tafel können darüber hinaus neben den Anzeigefeldern die wirksamen Winkel auch noch in Zahlen digital angegeben werden. Die tatsächliche Winkelstellung der Ruderblätter wird von Meßwertaufnehmern beispielsweise an den hydraulischen Betätigungsmitteln festgestellt und durch einen kleinen Rechner in die anzuzeigenden Komponenten zerlegt. Mit Hilfe des Rechners könnten auch Komponenten, die sich gegenseitig aufheben, in einer anderen Farbe auf den Anzeigefeldern dargestellt werden, als die im jeweiligen Fall wirksamen Komponenten oder Anteile von Komponenten.

[0009] Auf U-Booten wird üblicherweise eine hydraulische Betätigung der Ruderblätter angewendet. In diesem Fall erfolgt die Steuerung der Ruderbewegung als Zeitsteuerung. Die Ruder werden so lange in eine bestimmte Richtung verschwenkt, wie eine Ventilbetätigung den Zustrom eines hydraulischen Mediums zuläßt. Ist die gewünschte Ruderstellung beispielsweise bei Handbetätigung erreicht, wird das Betätigungsmittel für das Ventil in seine Nullstellung zurückgeführt. Die Anzeige schafft hier die Möglichkeit zu überwachen, ob die beabsichtigte Ruderstellung erreicht wurde. Die Aufteilung in die beiden Komponenten erhöht dabei die Ablesegenauigkeit.

[0010] Bei einer Wegsteuerung, die nur bei kleinen Fahrzeugen möglich zu sein scheint, kann die Stellung des Betätigungshebels dem jeweiligen Ruderwinkel entsprechen. Der tatsächliche Ruderwinkel könnte also am Weg des Betätigungshebels auf einer Skala ablesbar sein. Aber auch in diesem Falle ist es vorteilhaft die wirksamen Komponenten in Seiten- und Tiefenrichtung zerlegt auch für jedes Ruderblatt auf der Anzeigetafel darzustellen.

[0011] Die Erfindung ist im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen Zeichnungen ist jeweils in einer Figur die Anzeigetafel, die Stellung der Betätigungsmittel und die zugehörige Stellung der Ruderblätter schematisch dargestellt. Fig. 1 bis 5 gelten für verschiedene Ruderstellungen. Zum einfacheren Verständnis sind eingeschlagene Ruder mit einer jeweils wirksamen Komponente entsprechend einem Winkel von 30 Grad angegeben. In der Praxis können die Ruder jedoch auch unterschiedlich eingestellt sein.

[0012] Fig. 1 zeigt eine Nullstellung ohne Rudereinschlag. Eine Anzeigetafel 100 enthält vier Anzeigefelder 101 bis 104, die jeweils in vier den Ruderblättern 1 bis 4 entsprechenden Teilfeldern 105 aufgeteilt sind. An den Anzeigefeldern 101 bis 104 befindet sich eine Skala 106, die den in der jeweiligen Richtung wirksamen Ruderwinkel oder einen entsprechenden Ruderweg angeben kann. In dem zentralen Feld zwischen den Anzeigefelder 101 bis 104 sind die durch Ruderstellungen erreichbaren Richtungsänderungen in Seiten- und Tiefenrichtung bezogen auf die horizontale und vertikale Achse des Bootsquerschnittes angegeben.

[0013] Unter der Anzeigetafel 100 ist in Fig. 1 eine von Hand zu betätigende Einrichtung 110 dargestellt, die vier Betätigungsmittel 111 bis 114 enthält, die aus einer Nullstellung in zwei Richtungen zu bewegen sind und bei einer hydraulischen Rudersteuerung Ventile für den Ruderantrieb für eine gewisse Öffnungszeit öffnen bis die gewünschte Ruderstellung erreicht ist. Die Betätigungsmittel 101 bis 104 werden dann bei eingeschlagenem Ruder in ihre Nullstellung zurückgestellt. Sie sind beispielsweise in Schlitzen 121 bis 124 geführt.

[0014] Darunter ist in allen Figuren die X-förmige Anordnung der Ruderblätter 1 bis 4 angedeutet. Bei den Betätigungsmitteln 111 bis 114 und an den Anzeigefeldern 101 bis 104 sind die den Ruderblättern entsprechenden Zahlen 1 bis 4 angegeben.

[0015] Da in Fig. 1 kein Ruderblatt eingestellt ist, sind auch in den Anzeigefeldern keine Komponenten angegeben.

[0016] In Fig. 2 ist das Ruderblatt 1 eingeschlagen. Die in den beiden Richtungen, nämlich nach Steuerbord und nach unten, wirksame Komponente der tatsächlichen Rudereinstellung ist in den Anzeigefeldern 103 und 104 mit zum Beispiel 30 Grad durch einen anzeigenden Leuchtbalken erkennbar. Das Betätigungsmittel 111, ein Ventilschalthebel, wird in der dargestellten Stellung nur so lange gehalten bis der gewünschte Rudereinschlag erreicht ist, und wird danach in die Nullstellung zurückgeschoben.

[0017] Bei Anwendung einer Wegsteuerung, die bei mechanischem Antrieb der Ruderblätter zweckmäßig sein kann, entspricht die Stellung des Betätigungsmittels 111 der Stellung des Ruderblattes 1. Der Hebel wird also so lange in der gezeichneten Stellung verbleiben, wie das Ruderblatt 1 so eingeschlagen ist, daß es eine Komponente nach Steuerbord und eine andere Komponente nach unten von jeweils 30 Grad bewirkt, wobei die Stellung des Betätigungsmittels 111 der tatsächlichen Drehung des Ruderblattes 1 um seine Schwenkachse entspricht.

[0018] In Fig. 3 sind die Ruderblätter 3 und 4 in entgegengesetzter Richtung eingeschlagen. Wie aus den Anzeigefeldern 101 und 103 ersichtlich ist, heben sich die beiden entgegengesetzt seitlich wirkenden Komponenten auf, aber es sind die nach unten wirkenden Komponenten beider Ruderblätter wirksam wie in Anzeigefeld 104 verdeutlicht wird.

[0019] In Fig. 4 sind die Ruderblätter 3 und 4 in dieselbe Richtung geschwenkt. Nun heben sich die in den Anzeigefeldern 102 und 104 dargestellten Komponenten in Tiefenrichtung auf und die beiden seitlichen Komponenten wirken wie in Feld 101 ersichtlich ist nach Backbord. Um diese Ruderwirkung zu erreichen, waren die Betätigungsmittel 113, 114 in entgegengesetzter Richtung zu verschieben.

[0020] Es ist zu beachten, daß eine Ruderwirkung in eine Richtung wie z. B. gemäß Fig. 3 oder 4 nicht nur mit den dort angegebenen Rudern und Betätigungsmitteln erreichbar ist, sondern mit jedem Paar und mit allen vier Rudern, sofern Richtung und Größe der Rudereinschläge richtig gewählt werden.

[0021] Fig. 5 zeigt wie eine große Ruderwirkung nach Steuerbord mit allen vier Rudern erreicht wird, wobei sich die nach oben und unten gerichteten Komponenten aufheben.

[0022] In den dargestellten Beispielen konnte nur eine begrenzte Auswahl der Bedienungsmöglichkeiten eines X-Ruders gezeigt werden.

[0023] Die Ausführungsbeispiele zeigen, daß die Wirkungen einer Handsteuerung bei einzeln betätigten Ruderblättern eines X-Ruders nicht ohne weiteres fehlerfrei zu übersehen sind, sondern zumindest eine lange Übungszeit erfordern. Durch die Anzeige der einzelnen Komponenten wird die Steuerung und insbesondere eine Handsteuerung mit einzelnen, Paaren oder allen Ruderblättern wesentlich übersichtlicher. Dies ist besonders dann nützlich, wenn die Handsteuerung in einem Notfall anzuwenden ist, weil die elektronische Hauptsteuerung oder der Antrieb eines Ruderblattes ausgefallen sind.

[0024] In den Beispielen wurde angenommen, daß die Schwenkachsen der Ruder zueinander rechtwinklig angeordnet sind, so daß einer seitlichen Komponente eines Ruderblattes eine Komponente in Tiefenrichtung in gleicher Größe zugeordnet ist. Die Anzeige schafft aber auch die Möglichkeit mit X-Rudern zu arbeiten, wenn die Winkel zwischen den Rudern von 90 Grad abweichen. Mit der Anzeige lassen sich auch die Wirkungsverhältnisse bei unterschiedlichen Ruderwinkeln leichter übersehen. In jedem Falle können durch die Anzeige Fehlbedienungen, die ein Unterwasserfahrzeug in Gefahr bringen können, leicht vermieden werden.

[0025] Die Erfindung ist nicht auf die bevorzugte Anwendung bei Unterwasserfahrzeugen beschränkt, sondern kann überall eingesetzt werden, wo eine Steuerung mit X-Rudern zweckmäßig ist.

Ansprüche

1. Überwachungseinrichtung für in X-Form angeordnete, einzeln bewegbare Ruderblätter eines Unterwasserfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung eine Anzeigetafel (100) mit vier Anzeigefeldern (101 - 104) für die wirksamen Komponenten der Ruderblätter (1 bis 4) in den Achsen des Fahrzeugquerschnittes umfaßt, und daß die in Seiten- und Tiefenrichtung wirksamen Komponenten der um die X-förmig geneigten Achsen eingestellten Ruderblätter (1 bis 4) anteilig zerlegt auf den der Seiten- und Tiefenrichtung entsprechenden Anzeigefeldern (101 - 104) der Überwachungstafel (100) darstellbar sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Anzeigefeldern (101 - 104) Teilfelder (105) für die in der jeweiligen Bewegungsrichtung wirksame Komponente eines jeden Ruderblattes (1 bis 4) vorhanden sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit hydraulisch bewegbaren Ruderblättern und einer Zeitsteuerung des hydraulischen Ruderantriebs, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Teilfeldern (105) der jeweils in Seiten- oder Tiefenrichtung wirkende anteilige Schwenkwinkel der einzelnen Ruderblätter (1 bis 4) darstellbar ist.

4. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Überwachungseinrichtung eine Handbetätigung für einen hydraulischen Ruderantrieb eines jeden Ruderblattes zugeordnet ist, wobei für jedes Ruderblatt (1 bis 4) ein gesondertes Betätigungsmittel (111 - 114) für eine Ventilbetätigung vorhanden ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsmittel (111 - 114) aus nebeneinander angeordneten von Hand bewegbaren Hebeln besteht, die aus einer Nullstellung in zwei entgegengesetzte Stellungen bewegbar sind, um jeweils ein Ruderblatt nach der einen oder anderen Richtung zu verstellen.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit einer von Hand betätigbaren Wegsteuerung für die einzelnen Ruderblätter, dadurch gekennzeichnet, daß die der Stellung des Betätigungmittels (111 - 114) entsprechende tatsächliche Ruderstellung auf der Anzeigetafel (100) mit den in Seiten- und Tiefenrichtung wirksamen Komponenten anzeigbar ist.

Zeichnung